Fisica moderna

LABORATORIO SULLA CAMERA A NEBBIA/BOLLE – martedì 8 Marzo 2016

La camera a nebbia è stato uno strumento di ricerca molto importante per gli inizi della fisica delle particelle. Ha vinto due premi Nobel!Immagine

Charles T. R. Wilson (1869 – 1959), Fisico scozzese, che  voleva studiare la formazione di nubi e fenomeni ottici in aria umida. Scoprì ben presto, che per caso si era inventato un rivelatore di particelle. Ha perfezionato la prima camera a nebia nel 1911 e ha ricevuto il premio Nobel nel 1927.

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Carl Anderson (1905 – 1991) fisico che ha scoperto il positrone nel 1932 e il muone nel 1936 utilizzando una camera a nebbia. Ha ricevuto il premio Nobel nel 1936. La sua idea:a usare l’alcol, invece di acqua per formare una nebbia più sensibile.

Come funziona la camera a nebbia ?
La parte superiore della scatola è a temperatura ambiente, l’isopropanolo evapora dalla spugna incollata nella parte alta e affonda lentamente in direzione del fondo della camera, in quanto il vapore isopropanolo è più pesante dell’aria. Poiché c’è tanto alcool, l’aria all’interno della camera sarà satura di vapore di alcool.
Poiché il ghiaccio secco mantiene il fondo della camera molto freddo, l’alcool si raffredda quando cade. Il risultato è un cosiddetto ambiente sovrasaturo. Questo significa, l’alcool è in forma di vapore, ma ad una temperatura alla quale vapore normalmente non può esistere. E’ come se avessimo del vapore acqueo a 95 ° C. Poiché il vapore è ad una temperatura in cui normalmente non può esistere, sarà facile che ocndensi in forma liquida a causa di un evento in grado di disturbarne l’equilibrio.
Ora, cosa succede se una particella carica elettricamente attraversa la camera? La particella ionizza il vapore: si strappano gli elettroni in alcune delle molecole di gas lungo il suo percorso e questo lascia le molecole elettricamente cariche (positivamente). Questo è sufficiente per avviare il processo di condensazione: si formano piccole goccioline di forma alcolica lungo il percorso della particella iniziale, attraverso la camera. L’accumulo ordinato di queste goccioline sono le tracce che vedere apparire.

Cosa  si può vedere?
Vedrete diversi tipi di tracce provenienti da diverse particelle. Si potrebbe notare che alcune tracce sono molto “brillanti” e di spessore, e altri sono molto deboli e permangono per un tempo un pò più a lungo, o un po’ più breve.
Oltre trace a fomra di linea retta, si possono osservare tracce con pieghe, tracce a forma di Y, tracce che fomrano dei  “ricci”.
La ionizzazione può essere causata da particelle cosmiche o dalla degradazione ambientale di qualche radionuclide.La camera a nebbia può permettere di differenziare tra queste due fonti.
– raggi cosmici secondari presenti a livello del suolo (sono muoni e foto-elettroni).
– Radioisotopi naturali presenti nella crosta terrestre che producono un altro componente della radiazione di fondo (Ad esempio presente nelle nostre zone il  Radon-222 è un gas chimicamente inerte proveniente dal terreno e pietra; si diffonde attraverso l’aria e decade con emissione di una particella alfa).

Immagine3Dispense sull’attività di laboratorio effettuata:   JW_CloudChamber_Manual_teachers

Assistenti Tecnici: Riccardo Landra; Elio Ghisolfi

Per la fornitura di ghiaccio secco si ringrazia:

CatturaCRYOS srl V. Alta Furia n° 37 – 12016 Peveragno (CN)

Carrellata fotografica dell’esperienza visssuta:

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